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1非选择题专项训练三化学反应原理1.(2015湖北宜昌模拟)煤化工中两个重要反应为①C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1,②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。(1)下列说法正确的是(填字母)。A.在容积固定的容器中进行反应①,当混合气体的密度不再变化时反应达到最大限度B.反应①中增加C(s)的量能增大反应速率C.在密闭容器中反应②达平衡时,其他条件不变,分离出产生的H2对正反应速率无影响(2)若工业上要增大反应①的速率,最经济的措施为。(3)现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入2L恒容密闭容器中进行反应②,得到如下三组数据:实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OH2CO2Ⅰ650421.61.65Ⅱ900210.50.53Ⅲ900abcdt①实验Ⅰ中,从反应开始到反应达到平衡时,以H2O(g)表示的平均反应速率为。②反应②的ΔH0(填“大于”“小于”或“等于”)。③实验Ⅲ中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气的,则a、b必须满足的关系是,与实验Ⅱ相比,化学平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。④若在900℃时,实验Ⅱ反应达到平衡后,向容器中再充入1molCO、0.5molH2O(g)、0.2molCO2、0.5molH2,平衡移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(4)CO、H2可用于制备甲醇和甲醚,其反应为(m、n均大于0):(ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=-mkJ·mol-12(ⅱ)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-nkJ·mol-1已知2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH0则m与n的关系为。2.(2015广东汕头模拟)近年,阴霾天气出现频率不断增大。减少污染气体排放,合理利用或转化NO2、SO2、CO、NO等气体成为世界共同关注的课题。(1)在一定条件下,环境科学家利用CO和H2合成多种有价值产品。合成下列产品原子利用率最高的是。A.葡萄糖B.二甲醚(CH3OCH3)C.乙醇D.甲醇(2)回收硫酸厂和烟气中的二氧化硫制硫酸,模拟装置如图所示:已知电子由铂极经外电路流向石墨电极。写出铂极反应式:。反应过程中,石墨电极附近电解质溶液的pH。(填“增大”“减小”或“不变”)(3)在一定条件下NH3和NO2反应:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)在2L恒容密闭容器中充入8molNH3、6molNO2在一定条件下反应,混合气体中氮气物质的量与时间关系如下表所示:t/min2468101215n(N2)/mol0.501.503.04.24.84.94.9①写出化学平衡常数表达式:。②计算反应前8min时氨气的平均反应速率为。③在该条件下,NO2最大转化率为。④升高温度,上述反应的平衡常数将。A.增大B.减小C.不变D.变化不确定3(4)已知部分热化学方程式如下:①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1②N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH2③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH3④4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH4ΔH4=。3.(2015安徽合肥检测)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:(ⅰ)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247.3kJ·mol-1(ⅱ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.1kJ·mol-1(ⅲ)2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3=-566.0kJ·mol-1回答下列问题:(1)镍合金是反应(ⅰ)的重要催化剂。工业上镍的制备工艺流程包括:①硫化镍(NiS)制粒后在1100℃的温度下焙烧产生氧化镍;②采用炼钢用的电弧炉,用石油焦(主要成分为碳)作还原剂,在1600~1700℃的温度下还原氧化镍生成金属镍熔体。写出这两步反应的化学方程式:。(2)用CH4和O2直接制备甲醇的热化学方程式为。根据化学反应原理,分析反应(ⅱ)对CH4转化率的影响是。(3)某温度下,向4L密闭容器中通入6molCO2和6molCH4,发生反应(ⅰ),平衡体系中各组分的体积分数均为,则此温度下该反应的平衡常数K=,CH4的转化率为。(4)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,反应方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)ΔH=-29.1kJ·mol-1。科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:压强对甲醇转化率的影响4压强一定时温度对反应速率的影响①从压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是。②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是。(5)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示:①通入a气体的电极是原电池的(填“正”或“负”)极,其电极反应式为。②常温下,用此电池电解(惰性电极)0.5L饱和食盐水(足量),若两极共生成标准状况下的气体1.12L,则溶液的pH为。4.(2015湖北黄冈模拟)新能源和资源综合利用是科学研究的热点课题。二甲醚是一种清洁能源,工业生产二甲醚的新工艺中主要发生三个反应:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1=-91kJ·mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-24kJ·mol-1③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41kJ·mol-1请回答下列问题:(1)新工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)ΔH=。(2)旧工艺中仅发生反应①和②。在CO过量的情况下,新工艺中反应③的发生可提高CH3OCH3的产率,主要原因是。(3)二甲醚碱性燃料电池(电解液是NaOH溶液)是一种绿色电源,写出负极反应式:。当电极上参与反应的O2为aL(标准状况)时,电池中转移电子数目为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。5(4)在2L恒容密闭容器中投入3molCO(g)、3molH2(g)发生反应:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)。已知CO平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示:①p1、p2、p3的大小关系为,判断理由是。②下列情况表示该反应达到平衡状态的是(填字母)。A.混合气体的密度保持不变B.断裂碳氢键、氢氢键的速率相等C.混合气体中H2的体积分数不变D.相同时间内生成的CO、CO2的物质的量相等③已知从反应开始到平衡点A需要时间为10min,A点对应的平衡体系中c(CH3OCH3)=;在0~10min内以H2表示的平均反应速率v(H2)=。④A点的平衡常数Kp=。(Kp是用平衡时各组分的分压替代其浓度的平衡常数,组分分压=混合气体总压强×该组分的物质的量分数)⑤若温度、起始投入H2量不变,增大投入原料值时,H2的转化率会(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)在2L恒容密闭容器中投入2molCO和3molH2,进行反应①:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO以平均速率v(CO)=0.1mol·L-1·min-1反应,经过5min达到平衡状态。如果温度不变,再向容器中分别充入1molCO、2molH2、1molCH3OH(g),平衡(填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”),达到新平衡时平衡常数K=。参考答案1.答案:(1)A(2)粉碎固体C、增大水蒸气的浓度、使用合适的催化剂(3)①0.16mol·L-1·min-1②小于③ab不变④向正反应方向(4)n2m解析:(1)根据反应①的化学方程式可知反应物C为固体,由于容器容积固定,当混合气体的密度不再变化时,气体总质量不变,说明相同时间内C(s)的消耗量与生成量相等,反应达到平衡,A项正确;6反应①中C为固体,增加其量不会影响反应速率,B项错误;分离出反应②产生的H2,逆反应速率瞬时减小,而后再逐渐增大,正反应速率会逐渐减小,直至正逆反应速率相等,C项错误。(2)根据反应①的特点,增大反应速率最经济的措施一是将固体C粉碎,增大反应物之间的接触面积,二是增大水蒸气的浓度,三是采用合适的催化剂。这里需要注意的是由于题目需要的是最经济的措施,所以不宜采用升温或加压的方法来增大反应速率。(3)①根据反应②可知v(H2O)=v(CO2),则v(H2O)=v(CO2)==0.16mol·L-1·min-1。②实验Ⅰ达平衡时,c(CO2)=c(H2)=0.8mol·L-1,c(CO)=1.2mol·L-1,c(H2O)=0.2mol·L-1,KⅠ=,同理可得KⅡ=,可见温度升高K减小,正反应为放热反应,ΔH0。③反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)中,CO和H2O的化学计量数相同,二者发生转化的物质的量相等,故当起始通入水蒸气的物质的量大于CO的物质的量时,CO的转化率大于水蒸气的。温度不变,化学平衡常数不变。④在900℃时,实验Ⅱ反应达到平衡后,向此容器中再加入1molCO、0.5molH2O(g)、0.2molCO2、0.5molH2,此时有2.5molCO、1molH2O、0.7molCO2、1molH2,则c(CO)=1.25mol·L-1,c(H2O)=0.5mol·L-1,c(CO2)=0.35mol·L-1,c(H2)=0.5mol·L-1,Qc==0.28,故平衡应向正反应方向移动。(4)根据盖斯定律,由(ⅱ)-(ⅰ)×2可得:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=(2m-n)kJ·mol-10,所以n2m。2.答案:(1)AD(2)SO2+2H2O-2e-S+4H+增大(3)①②0.30mol·L-1·min-1③70%④D(4)3ΔH3+2ΔH2-2ΔH1解析:(1)原子利用最高为100%,即只有一种产物的反应原子利用率最高。有机物分子式能改成CO、H2形式的其原子利用率最高(100%)。葡萄糖(C6H12O6)改写成6CO·6H2;二甲醚(CH3OCH3)改成CO·3H2·C;乙醇改写成3H2·CO·C;甲醇改写成CO·2H2,由上可知合成葡萄糖与甲醇原子利用率最高。(2)在原电池中,电子由负极经外电路流向正极。负极反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+;正极反应式为O2+4H++4e-2H2O,在稀硫酸中正极附近电解质溶液的酸性减弱,pH增大。(3)①可逆反应的四种物质都是气态,反应物和产物都要列入化学平衡常数表达式中。②8min时消耗氨气为n(NH3)==4.8mol,v(NH3)==0.30mol·L-1·min-1。③12min时达到平衡状态,NO2转化率最大。此时,n(NO2)==4.2mol,α(NO2)=×100%=70%。④正反应可能是放热反应,也可能是吸热反应。升高温度,平衡可能向左移动,也可能向右移动,平衡常数K变化趋向不确定。(4)根据盖斯定律,③×3+②×2-①×2=④,有:ΔH4=3ΔH3+2ΔH2-2ΔH1。3.答案:(1)2NiS+3O22NiO+2SO2,2NiO+C2Ni+CO2↑或NiO+CNi+CO↑(2)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)ΔH3=-251.6kJ·mol-1消耗CO和H2,使反应(ⅰ)平衡右移,CH4转化率增大(3)17(4)①3.5×106Pa~4.0×106Pa(或4.0×106Pa左右)②高于80℃时,温度对反应速率的影响较小;且该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,转化率降低(5)①负CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+②13解析:(1)根据信息可写出化学方程式。(2)由(ⅰ)×2+(ⅱ)×2+(ⅲ)可得:2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)ΔH=-251.6kJ·mol-1;反应(ⅱ)中消耗CO和H2,使反应(ⅰ)中生成物浓度减小,导致平衡右移,故